探究式教学在《力的合成》中的尝试

王林

摘 要：探究式教学是以探究为基本特征的一种教学活动形式，符合教学改革的实际，能使班级教学焕发出生机勃勃的活力，能够破除教师“自我中心”，促使学生在探究中“自我发展”。在力的合成和分解中用探究式教学进行了尝试，效果很好。

关键词：探究式教学；课堂教学改革；力的合成

在整个教育步入信息化时代的今天，教学改革仍然显得十分缓慢，如何加快课堂教学改革的步伐，全面推进教育现代化进程，仍是摆在我们面前的一个紧迫课题。面对教学改革的实际需要，采用探究式教学是课堂教学改革较为理想的选择。探究式教学怎么探究，实际是要回答在教学过程怎么做。这个问题的基本思路是：以學生主动参与为前提，自主学习为途径，合作讨论为形式，培养创新精神和实践能力为重点，构建教师导、学生学的教学程序。下面我以《力的合成》中求任意几个力的合力取值范围为例，引导学生探究求任意几个力的合力取值范围的方法。

一、已知两个力求合力的取值范围

已知两个力求合力的取值范围很常见，即利用平行四边形定则和三角形两边之和大于第三边，两边之差小于第三边的知识，引导学生思考什么时候合力最大，什么时候合力最小。让学生探究得出两个力方向相同时合力最大，F=F1+F2；两个力方向相反时合力最小，F=|F1-F2|。即|F1-F2|≤F≤F1+F2。

二、已知任意三个力，求这三个力的合力取值范围

在许多高中物理练习中有这样一类题：已知任意三个力，求这三个力的合力取值范围。

求三个力的合力最大值很容易，即这三个力的大小之和，求三个力的合力最小值就有点麻烦，要具体分析。

如有三个分力F1、F2、F3，分别为3N、5N、7N，那这三个力的合力最大值为15N；最小值如何求呢？让学生分析讨论后得出：先求其中两个较小分力的合力取值范围，即3N和5N的合力范围为2N～8N，最大的分力7N恰好落在这一范围之间，探讨3N和5N的合力为7N时的方向与最大的分力7N的方向有没有可能相反。当它们方向有可能相反时合力就为0，因此合力的最小值必为零。所以0≤F≤15N。

还有一个相反情况，如3N、5N、10N，那这三个力的合力最大值为18N；最大的分力不在两个较小分力的合力取值范围（2N～8N）之内，那最小值如何求呢？让学生分析讨论后得出：此时，这三个力的合力最小值为最大的分力与两个较小分力之和的差，即10N-（3N+5N）=2N。所以2N≤F≤15N。

结合这两种情况，通过教师的引导，让学生探究讨论得出结论：三个力当中两个较小分力之和与第三个力进行比较，如果两个较小分力之和大于或等于第三个力，则合力的最小值为零；如果两个较小分力之和小于第三个力，则合力最小值为第三个力与两个较小分力之和的差。

三、已知任意四个力，求这四个力的合力取值范围

如有四个分力F1、F2、F3、F4，分别为3N、5N、7N、10N，那么这四个力的合力最大值为25N；最小值如何求呢？引导学生分析讨论后得出：先求其中三个较小分力的合力取值范围，即3N、5N和7N的合力范围为0～15N，最大的分力10N恰好落在这范围之间，因此合力的最小值必为零。所以0≤F≤25N。

同样还有一个相反情况，如3N、5N、7N、20N，那么这四个力的合力最大值为35N；最大的分力不在其中三个较小分力的合力取值范围（0～15N）之内，学生通过类推容易得出：此时这四个力的合力最小值为最大的分力与其中三个较小分力之和的差，即20N-（3N+5N+7N）=5N。所以5N≤F≤35N。

结合这两种情况，通过教师引导，让学生探究讨论得出结论：四个力当中三个较小分力之和与第四个力进行比较，如果三个较小分力之和大于等于第四个力，则合力的最小值为零；如果三个较小分力之和小于第四个力，则合力最小值为第四个力与三个较小分力之和的差。

经过上述求三个力的合力取值范围和四个力的合力取值范围的分析讨论，通过结论类推，学生可总结出：对于任意N个力来说，其合力的最大值为这N个力大小之和；求其合力的最小值可用如下方法：在这N个力中先找出一个最大的分力Fi′（如果有几个相同的最大值，则任取其一），然后求剩下的（N-1）个力之和Fi′。如果Fi′≥Fi，则合力的最小值为零；如果Fi′

应用：例如求1N、2N、3N…100N、5055N这101个力的合力的取值范围，学生用上述方法就很容易求出5N≤F≤10105N。

通过这种探究式教学，学生对求任意几个力的合力取值范围的方法掌握牢固，理解透彻，能灵活运用，提高了学生归纳总结能力，效果很好。

参考文献：

[1]翟厚岚.物理课堂教学案例研究的实践与思考[J].物理教学探讨，2013（11）.

[2]廖建生.力的合成演示实验的弊端及改进[J].物理通报，2007（12）.

编辑 李静玲